Các nhà khoa học chế tạo được máy gia tốc hạt tí hon: chỉ nhỏ bằng nửa sợi tóc, đặt vừa trên một con chip

Các nhà khoa học chế tạo được máy gia tốc hạt tí hon: chỉ nhỏ bằng nửa sợi tóc, đặt vừa trên một con chip
Theo: Dink Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
“Cứ nhìn vào thiết kế chip này mà xem, chẳng kỹ sư người trần mắt thịt nào nghĩ ra được nó cả”.
Các nhà khoa học chế tạo được máy gia tốc hạt tí hon: chỉ nhỏ bằng nửa sợi tóc, đặt vừa trên một con chip - Ảnh 1.

LCH bên trái và DLA bên phải.

Máy Gia tốc hạt Lớn (Large Hadron Collider - LHC) là công trình khổng lồ nằm ngầm dưới đất, có chu vi tới 27 km, là kỳ quan của khoa học hiện đại và tốn hàng tỷ USD để xây dựng và vận hành. Bằng LHC, chúng ta đào sâu nghiên cứu vật lý hạt - ấy chính là đi tìm cấu trúc và tương tác bên trong của mọi thứ ta đang biết.

Và các nhà khoa học vừa thực hiện được một công trình … trái ngược về mặt kích cỡ: họ làm ra được một máy gia tốc hạt có kích cỡ chỉ 30 micromét, dày hơn nửa sợi tóc con người một chút.

Cấu trúc tí hon này là một trong những thành tựu mới nhất trên con đường xây dựng “máy gia tốc đặt trên chip - accelerator-on-a-chip”, một máy gia tốc hạt siêu nhỏ có thể tạo ra đột phá trong khoa học vật chất, hóa học và y học (cụ thể là trong chế tạo thuốc). Cỗ máy nhỏ có tên Máy gia tốc Laser Điện môi - Dielectric Laser Accelerator (DLA) sẽ mở đường cho những cỗ máy gia tốc rẻ tiền hơn, kích cỡ gọn nhẹ hơn và hoạt động được ở mức năng lượng của máy gia tốc hạt khổng lồ ở thời điểm hiện tại. Những ứng dụng có thể có bao gồm thiết bị X-quang, thiết bị bức xạ sử dụng trong chữa trị ung thư, thiết bị quét dùng trong công nghiệp và nhiều hơn nữa.

Ý tưởng ban đầu là giảm kích cỡ của máy gia tốc hạt lại”, Neil Sapra, tác giả chính của nghiên cứu mới được đăng tải trên Science, trả lời phỏng vấn qua điện thoại với Vice. 

Các nhà khoa học chế tạo được máy gia tốc hạt tí hon: chỉ nhỏ bằng nửa sợi tóc, đặt vừa trên một con chip - Ảnh 2.

Một sợi carbon đường kính 6 micromet đặt cạnh sợi tóc đường kính 50 micromet.

Những thử nghiệm trước đây cho thấy rằng một nguồn sáng có thể tăng tốc hạt ở quy mô hiển vi. Thiết bị mới được phát triển dựa trên nền tảng lý thuyết đó và rồi cải tiến ở nhiều điểm bằng một thiết kế mới, có khả năng bắn hạt đi với tốc độ 94% tốc độ ánh sáng. 

Điều quan trọng của nghiên cứu này, đó là thiết bị của chúng tôi là ví dụ đầu tiên về một con chip chứa máy gia tốc laser điện môi”, nhà nghiên cứu Sapra nói. “Đây là con đường dẫn tới những hệ thống quy mô lớn hơn, với khả năng lớn hơn nữa”.

Nhóm các nhà khoa học có thể đạt được đột phá này với “thiết kế đảo ngược photon”, tức là họ có được thiết kế máy gia tốc nhờ một máy tính sử dụng thuật toán tối ưu, khi quan sát hành vi của hạt photon ở quy mô nano. 

Thiết kế máy gia tốc được sử dụng là một con chip có bề mặt bằng phẳng và nhiều rãnh để định hướng electron. Khi bắn vào bề mặt chip tia laser hồng ngoại, electron sẽ tăng tốc và nhận về lượng năng lượng khoảng 1 kiloelectrovolt - 1 KeV.

Các nhà khoa học chế tạo được máy gia tốc hạt tí hon: chỉ nhỏ bằng nửa sợi tóc, đặt vừa trên một con chip - Ảnh 3.

Một phần máy gia tốc được phóng to 25.000 lần.

Cứ nhìn vào thiết kế chip này mà xem, chẳng kỹ sư người trần mắt thịt nào nghĩ ra được nó cả”, anh Sapra nói. “Tôi không nghĩ mình làm được nếu không ứng dụng kỹ thuật đảo ngược photon bởi lẽ việc tìm ra thiết kế này quá ư khó, nếu như cứ áp dụng cách cũ”.

Ở thời điểm hiện tại, thiết kế DLA vẫn còn yếu, quy mô của máy phải gấp 1.000 lần nữa thì máy gia tốc này mới chạm được mốc megaelectrovolt - mức hoạt động của các máy gia tốc hạt. Đội ngũ nghiên cứu nghĩ rằng họ sẽ mất khoảng 5 tới 10 năm để tạo nên được nguyên mẫu đầu tiên của máy gia tốc hạt cơ nhỏ, nó sẽ giảm giá thành và tăng được độ chính xác của rất nhiều ngành nghiên cứu, đặc biệt là y học.

Những mạch điện photon này cũng dựa trên nguyên lý của ngành công nghiệp điện tử, nên đây chẳng phải nỗ lực tạo ra một cỗ máy nhỏ hơn, đây là cố gắng giảm giá thành thiết bị”, Sapra nói.

Tham khảo Vice

Chiếc đĩa bí ẩn của nước Nga: Dù bé tẹo nhưng chẳng ai nhấc nổi, bên dưới ẩn giấu bí mật gây ngỡ ngàng

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Chiếc đĩa bí ẩn của nước Nga: Dù bé tẹo nhưng chẳng ai nhấc nổi, bên dưới ẩn giấu bí mật gây ngỡ ngàng
Chiếc đĩa bí ẩn này thực chất là gì? Nếu biết, bạn sẽ hết sức bất ngờ đấy.

Thế giới đang sử dụng những cách nào để xây dựng nhà chống lũ?

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Thế giới đang sử dụng những cách nào để xây dựng nhà chống lũ?
Bên cạnh chống lũ, việc sống chung với lũ cũng là một trong những phương án nhiều nước áp dụng ngày nay. Điểm thiết yếu của chính sách này là phải xây dựng được những ngôi nhà chống lũ cho người dân.

2 thầy trò sử dụng thuật toán để biến bản đồ từ thời cổ đại thành hình chụp rõ nét như bản đồ vệ tinh

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
2 thầy trò sử dụng thuật toán để biến bản đồ từ thời cổ đại thành hình chụp rõ nét như bản đồ vệ tinh
Nhìn vào để thấy sự thay đổi chóng mặt của đô thị hóa.

Nghệ nhân Zimbabwea biến lốp xe hơi cũ thành những đôi dép độc đáo

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Nghệ nhân Zimbabwea biến lốp xe hơi cũ thành những đôi dép độc đáo
Dù tạo ra một đôi giày thoải mái từ lốp xe hơi cũ nghe có vẻ phi thực tế, nhưng theo những gì Chitukutuku đang làm, quy trình này có vẻ khá đơn giản, chỉ mất chưa đầy 1 tiếng đồng hồ.

Chàng thanh niên mang hoài bão dọn sạch biển hợp tác cùng Microsoft, chế tạo tàu gom rác tự hành chạy bằng năng lượng Mặt Trời

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Chàng thanh niên mang hoài bão dọn sạch biển hợp tác cùng Microsoft, chế tạo tàu gom rác tự hành chạy bằng năng lượng Mặt Trời
Dự kiến, hai điểm đến tiếp theo của những hệ thống tàu này là Việt Nam và Cộng hoà Dominica.

Giới khảo cổ phát hiện hình vẽ mèo khổng lồ 2000 năm tuổi nằm ngay giữa sa mạc tại Peru

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Giới khảo cổ phát hiện hình vẽ mèo khổng lồ 2000 năm tuổi nằm ngay giữa sa mạc tại Peru
Theo đó, các nhà khảo cổ học đã bất ngờ phát hiện hình vẽ con mèo khổng lồ này khi đang cải tạo lối đi để du khách có thể dễ tới chiêm ngưỡng những bức hình khổng lồ tạo nên Nazca Lines bí ẩn và nổi tiếng.

Tìm xuống vùng biển sâu nhất đại dương, khoa học phát hiện sự thật đau lòng: Biến đổi khí hậu đang nghiêm trọng hơn bao giờ hết rồi

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Tìm xuống vùng biển sâu nhất đại dương, khoa học phát hiện sự thật đau lòng: Biến đổi khí hậu đang nghiêm trọng hơn bao giờ hết rồi
Có một xu hướng đáng ngại đang tồn tại dưới đáy đại dương, và khoa học đang tích cực tìm hiểu thêm.

Các nhà thiên văn học hóa giải bí ẩn về thiên hà chứa 99,99% vật chất tối

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Các nhà thiên văn học hóa giải bí ẩn về thiên hà chứa 99,99% vật chất tối
Nhiều khả năng đội nghiên cứu đưa nhận định cũ sẽ tính toán lại để tranh cãi bằng được rằng mình đúng. Chúng ta cùng "lót dép" chờ xem.

Phát hiện ra "siêu sức mạnh" mới của loài gấu nước: một lá chắn cực tím bằng huỳnh quang

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Phát hiện ra "siêu sức mạnh" mới của loài gấu nước: một lá chắn cực tím bằng huỳnh quang
Gấu nước vẫn chưa thôi làm chúng ta bất ngờ.

7 việc cực đơn giản nhưng nếu làm được, bạn đặc biệt hơn 90% dân số thế giới đấy

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
7 việc cực đơn giản nhưng nếu làm được, bạn đặc biệt hơn 90% dân số thế giới đấy
Hãy thử xem mình có phải là "của hiếm" của thế giới hay không nhé.

Giáo sư đại học Mỹ tuyên bố: Rất có thể chúng ta đang sống trong một thế giới giả lập

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Giáo sư đại học Mỹ tuyên bố: Rất có thể chúng ta đang sống trong một thế giới giả lập
Theo kết luận của giáo sư, tỉ lệ sống trong giả lập của chúng ta lên tới 50%.

6 ý nghĩa thực sự mỗi khi bạn cảm thấy "Deja vu" - hiện tượng rất nhiều người đã từng trải nghiệm mà không giải thích nổi

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
6 ý nghĩa thực sự mỗi khi bạn cảm thấy "Deja vu" - hiện tượng rất nhiều người đã từng trải nghiệm mà không giải thích nổi
Deja vu đến nay vẫn là một hiện tượng khoa học chưa thể giải thích. Dẫu vậy, nó vẫn mang đến những ý nghĩa nhất định.

Khoa học "đập hộp" hang động tách biệt khỏi thế giới suốt 5 triệu năm, và đây là những gì được tìm thấy

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Khoa học "đập hộp" hang động tách biệt khỏi thế giới suốt 5 triệu năm, và đây là những gì được tìm thấy
Một hang động bị đóng kín suốt 5,5 triệu năm, chỉ được tìm ra từ cách đây hơn 30 năm và đến nay mới chỉ có chưa đến 100 người được phép xuống thám hiểm.

Ai đã tạo ra thế giới kỳ lạ của "Nghìn lẻ một đêm"?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Ai đã tạo ra thế giới kỳ lạ của "Nghìn lẻ một đêm"?
Nghìn lẻ một đêm là bộ sưu tập các truyện dân gian Trung Đông và Nam Á được biên soạn bằng tiếng Ả Rập trong thời đại hoàng kim Hồi giáo.

Sự kiện Dust Bowl: "Cơn bão đen" kéo dài 10 năm trên khắp Bắc Mỹ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Sự kiện Dust Bowl: "Cơn bão đen" kéo dài 10 năm trên khắp Bắc Mỹ
Sự kiện Dust Bowl nổi bật với hiện tượng rất nhiều cơn bão và lốc hoành hành ở các đồng cỏ tại khu vực Bắc Mỹ và gây ra nhiều thiệt hại kinh khủng.

Cùng nghe thứ âm thanh tuyệt diệu của vũ trụ, được tạo ra từ loạt ảnh chụp Dải Ngân hà của NASA

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Cùng nghe thứ âm thanh tuyệt diệu của vũ trụ, được tạo ra từ loạt ảnh chụp Dải Ngân hà của NASA
NASA đã sử dụng quá trình chuyển hóa dữ liệu thành âm thanh để đem tới cách nhận thức về vũ trụ theo một cách hoàn toàn mới, đó là hé “âm thanh” của Dải Ngân hà.

Bất chấp “Bão Facebook" - quét tài khoản, không cho chạy quảng cáo, doanh nghiệp này vẫn có thể đạt 1000 đơn đặt hàng/ngày nhờ 3 việc sau

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Bất chấp “Bão Facebook" - quét tài khoản, không cho chạy quảng cáo, doanh nghiệp này vẫn có thể đạt 1000 đơn đặt hàng/ngày nhờ 3 việc sau
"Bão Facebook" đang là từ khoá hot trong thời gian gần đây trong cộng đồng thương mại điện tử và những doanh nghiệp nào có Facebook là kênh quảng cáo, khi bỗng dưng một ngày nhận được thông báo "tài khoản quảng cáo bị vô hiệu hoá", dù không vi phạm hoặc nhận được bất kỳ cảnh báo nào.

Điều gì sẽ xảy ra nếu hai khối rác không gian va chạm vào nhau?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Điều gì sẽ xảy ra nếu hai khối rác không gian va chạm vào nhau?
Hiệu ứng Domino có thể tạo ra lớp mảnh vỡ không thể xuyên thủng, giam giữ chúng ta trên Trái đất vĩnh viễn.

10 sai lầm hay mắc phải trong việc dọn dẹp nhà cửa

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
10 sai lầm hay mắc phải trong việc dọn dẹp nhà cửa
Trong quá trình dọn dẹp và chăm sóc nhà cửa, chúng ta thường mắc phải những sai lầm không chỉ gây hại cho những đồ vật xung quanh mà còn cho chính bản thân chúng ta.

Phân tích đá Mặt Trăng cho thấy nhà chị Hằng từng phát ra từ trường, và nhờ nó sự sống trên Trái Đất mới xuất hiện

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Phân tích đá Mặt Trăng cho thấy nhà chị Hằng từng phát ra từ trường, và nhờ nó sự sống trên Trái Đất mới xuất hiện
Lấy được mẫu đá từ hai cực của Mặt Trăng, ta sẽ biết rõ khẳng định này là đúng hay sai.

Sử dụng năng lượng Mặt Trời, thiết bị này lấy được nước từ không khí khô hanh như sa mạc

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Sử dụng năng lượng Mặt Trời, thiết bị này lấy được nước từ không khí khô hanh như sa mạc
Toàn bộ hệ thống chỉ nặng 7kg.

Bay liên tục 13.000 km không cần nghỉ, loài chim 'máy bay phản lực' lập kỷ lục vô tiền khoáng hậu

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Bay liên tục 13.000 km không cần nghỉ, loài chim máy bay phản lực lập kỷ lục vô tiền khoáng hậu
Bay hơn 12.000km từ Alaska đến New Zealand trong 11 ngày không ngừng nghỉ, một con chim choắt mỏ thẳng đuôi vằn xác lập một kỷ lục vô tiền khoáng hậu trong thế giới động vật.

Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Đột phá: lần đầu tiên khoa học đạt được siêu dẫn ở nhiệt độ phòng
"Trạng thái siêu dẫn" vẫn là mục tiêu của khoa học vật chất suốt nhiều thập kỷ nay, và chúng ta đã đi được nửa chặng đường với đột phá mới.

Não sôi lên, hộp sọ nổ tung, cơ bắp bốc hơi và mô bị thủy tinh hóa, khoảnh khắc bị núi lửa hủy diệt còn kinh hoàng hơn địa ngục

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Não sôi lên, hộp sọ nổ tung, cơ bắp bốc hơi và mô bị thủy tinh hóa, khoảnh khắc bị núi lửa hủy diệt còn kinh hoàng hơn địa ngục
Núi lửa là một vết đứt gãy trên lớp vỏ của một hành tinh, như là Trái Đất cho phép dung nham, tro núi lửa, và khí thoát ra từ một lò magma ở dưới bề mặt.

Khoa học tìm ra giới hạn trên của tốc độ âm thanh: 36 km/s

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Khoa học tìm ra giới hạn trên của tốc độ âm thanh: 36 km/s
Trên lý thuyết, âm thanh truyền qua vật liệu hydro kim loại (mới chỉ tồn tại trên lý thuyết) sẽ có tốc độ cao nhất, gần với mốc 36 km/s.

4 lý do khiến TMĐT ngày càng thu hút tín đồ công nghệ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
4 lý do khiến TMĐT ngày càng thu hút tín đồ công nghệ
Với hàng loạt ưu đãi độc quyền hấp dẫn, cam kết xuất xứ và chính sách hậu mãi “sang xịn”, sự bùng nổ đơn hàng công nghệ trong những Lễ Hội mua sắm đã và đang chứng tỏ vị thế của hệ thống gian hàng chính hãng trên TMĐT trong lòng fan công nghệ.

Nếu không ngửi được 2 mùi này thì nhiều khả năng bạn đã mắc phải COVID-19

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Nếu không ngửi được 2 mùi này thì nhiều khả năng bạn đã mắc phải COVID-19
Mất khứu giác và vị giác là một trong những triệu chứng do coronavirus được báo cáo phổ biến nhất, và cũng là một trong những dấu hiệu rõ ràng nhất về sự hiện diện của virus SARS-CoV-2.

Đây là lý do tại sao ta nên xây cơ sở hạ tầng internet lượng tử trên quỹ đạo

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Đây là lý do tại sao ta nên xây cơ sở hạ tầng internet lượng tử trên quỹ đạo
Nghiên cứu mới chỉ ra rằng với một dàn 400 vệ tinh lượng tử, ta sẽ "dễ dàng" có được internet lượng tử toàn cầu.

6 dấu hiệu cho thấy nhà bạn có vấn đề về điện, cần khắc phục 'càng sớm càng tốt'

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
6 dấu hiệu cho thấy nhà bạn có vấn đề về điện, cần khắc phục càng sớm càng tốt
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hầu hết các ngôi nhà không tuân theo các biện pháp an toàn được khuyến nghị để ngăn ngừa điện giật và hỏa hoạn, tuy nhiên một số dấu hiệu dễ nhận thấy có thể giúp tìm ra vấn đề trước khi mọi thứ vượt khỏi tầm tay.

Mổ xẻ trạm gốc 5G Huawei mới thấy công ty Trung Quốc cần linh kiện Mỹ đến mức nào

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Mổ xẻ trạm gốc 5G Huawei mới thấy công ty Trung Quốc cần linh kiện Mỹ đến mức nào
Gần 30% giá trị trạm gốc 5G của Huawei thuộc về các linh kiện Mỹ, hầu hết trong số đó là các con chip tối quan trọng cho việc xử lý tín hiệu radio, điều khiển nguồn năng lượng cũng như chip nhớ.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat